STM32以太網(wǎng)MAC Loopback的實現(xiàn)

在 STM32 以太網(wǎng)調(diào)試中經(jīng)常會遇到“設(shè)備接收不到數(shù)據(jù)”，或者“設(shè)備發(fā)出的數(shù)據(jù)對端設(shè)備收不到”之類的問題。遇到這類
問題首先要做的是定位問題發(fā)生的部位，這樣做的好處就是可以指明下一步調(diào)試的方向，縮小分析的范圍。以下圖為例我們
做個簡單的說明，設(shè)備 A 和設(shè)備 B 通過以太網(wǎng)通信，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)設(shè)備 B 無法接收設(shè)備 A 發(fā)送的消息，問題可能出現(xiàn)在幾個地方：
? 應用層的程序，或者協(xié)議棧出錯，數(shù)據(jù)根本沒有到 STM32 以太網(wǎng)外設(shè)。這種情況我們在調(diào)試的時候，在以太網(wǎng)輸出
函數(shù) low_level_output 中打個斷點就可以檢查出來。
? STM32 以太網(wǎng) MAC 出現(xiàn)問題，沒有把數(shù)據(jù)發(fā)送出去。對于這種情況，可以通過 STM32 以太網(wǎng)的 MAC loopback 功
能來檢查 MAC 的收發(fā)是否正常。
? STM32 以太網(wǎng) MAC 和外部 PHY 之間的通信出現(xiàn)問題?？梢酝ㄟ^ PHY 提供的 loopback 功能來檢查。
? 設(shè)備 A 端的收發(fā)沒有問題，問題可能出現(xiàn)在線路上或者設(shè)備 B?？梢酝ㄟ^在網(wǎng)口的接線上做網(wǎng)線交叉，也就是將 RJ-
45 接口中 TX+與 RX+連接，TX-與 RX-連接，來進行檢查。

本文將主要介紹上面提到的 STM32 MAC loopback 方法。
MAC loopback 模式
MAC loopback 模式的使能很簡單，將 ETH_MACCR 寄存器的 LM 位置位就可以了。
MAC loopback 模式使能后，MAC 發(fā)送的數(shù)據(jù)幀通過 MII 接口發(fā)送給外部 PHY 的同時也發(fā)送到 MAC 接收端。這里需要注意的是 STM32 MAC loopback 模式只支持在 MII 接口下工作.

但要正確的接收到 loopback 的數(shù)據(jù)，還需要注意一下幾個地方：
? MAC loopback 模式下，MII 接口的接收時鐘（RX_CLK）和發(fā)送時鐘（TX_CLK）還需要外部 PHY 來提供，所以
PHY 的初始化不能省。

?以太網(wǎng)幀中的目標 MAC 地址應該和源 MAC 地址一樣，或者設(shè)定為廣播地址（FF:FF:FF:FF:FF:FF），否則 MAC 默
認將會過濾接收到的數(shù)據(jù)。或者將 ETH_MACFFR 寄存器的 RA 置位，以接收所有的以太網(wǎng)幀。
? 對于 F7，H7 這類帶有 cache 的 MCU 型號，需要注意接收/發(fā)送描述符和接收/發(fā)送 buffer 的地址，以及 cache 屬
性。因為這部分存放在 SRAM 的數(shù)據(jù) CPU 和以太網(wǎng) DMA 都會去讀寫，如果使能 cache（回寫）可能會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不
一致的情況。也不能將其定義在 STM32F769 的 DTCM RAM 區(qū)域.

MAC loopback 例程
例程說明
本文基于 STM32F769I-EVAL 板提供了一個以太網(wǎng)外設(shè)測試工程。工程中沒有用到 TCP/IP 協(xié)議棧，只通過 STM32F7 的 HAL驅(qū)動層，實現(xiàn)了以太網(wǎng) MAC 層的數(shù)據(jù)收發(fā)，同時也實現(xiàn)了 MAC loopback 的功能。這個測試工程的目的是，檢測 STM32 以太網(wǎng)外設(shè)的配置是否正確，工作是否正常。
這個例程提供兩種工作模式：
? 正常模式
在這種模式下，可以正常與另一個設(shè)備（PC 或者其他的開發(fā)板）通信，也就是可以發(fā)送和接收以太網(wǎng)幀。用戶可以
發(fā)送自定義的以太網(wǎng)幀數(shù)據(jù)，程序會自動構(gòu)建以太網(wǎng)幀并發(fā)送。因為沒有實現(xiàn)任何 TCP/IP 協(xié)議，如果想發(fā)送 IP 包
或者 TCP/UDP 包，就需要自己先按照這些包的格式構(gòu)建好數(shù)據(jù)。
? MAC loopback 模式
在這種模式下，STM32F769I-EVAL 板子發(fā)送的數(shù)據(jù)被直接送回到 MII 接口的接收端。如果此時網(wǎng)口還連接到另一個
設(shè)備的話，該設(shè)備也是可以接收到數(shù)據(jù)的。
例程配置
打開例程后，先要做以下的配置：
? 設(shè)置目標 MAC 地址（dst_addr）
如果發(fā)送廣播，dst_addr 設(shè)置為 FF:FF:FF:FF:FF:FF。
如果在 MAC loopback 模式下，dst_addr 設(shè)置成和 src_addr 一樣。
? 定義幀數(shù)據(jù)的類型（frame_type）
可以發(fā)送自定義的幀數(shù)據(jù)類型，或者通用的預先定義好的幀數(shù)據(jù)類型。比如，如果發(fā)送的是 IPv4 的數(shù)據(jù)，
frame_type 就是 0x0800；如果發(fā)送自定義的類型，則可以使用未被分配的數(shù)值。在這個 demo 中，用的是
0x0601。
? 初始化要發(fā)送的數(shù)據(jù) buffer
要發(fā)送的數(shù)據(jù)保存在 teststring 數(shù)組中。請注意，這個數(shù)組里只保存應用層要發(fā)送的數(shù)據(jù)，也就是以太網(wǎng)幀格式的數(shù)
據(jù)段，不包括目標/源 MAC 地址，以太網(wǎng)幀數(shù)據(jù)類型和 CRC 校驗碼。
? 如果不使能 MAC loopback 功能，則在 main.h 中注釋掉 MAC_LOOPBACK_ENABLE 宏
修改好以上的參數(shù)后，重新編譯燒錄后運行。
每次按下 USER 按鍵，觸發(fā)一次數(shù)據(jù)發(fā)送。接收到的數(shù)據(jù)保存在 rxbuffer，并且板子上的 LD1 燈會改變一次狀態(tài)。

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